模态试验悬挂系统附加质量惯性力抑制效果检验技术研究
用计算机方法消除附加质量对模态实验结果的影响
用计算机方法消除附加质量对模态实验结果的影响
林砺宗;徐晓莉
【期刊名称】《振动．测试与诊断》
【年(卷),期】1991(011)001
【摘要】本文提出一种消除附加质量的新方法,此法应用结构修改原理,把消除结构附加质量的做法视为对结构的一种修改,用结构修改的计算机模拟程序求得无附加质量的结构的模态参数,从而达到消除附加质量影响的目的。
应用实例表明:对消除传感器等附加质量对模态参数的影响具有良好的效果。
【总页数】2页(P54-55)
【作者】林砺宗;徐晓莉
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O329
【相关文献】
1.模态试验中跑点测量时传感器附加质量影响的消除 [J], 曾庆会
2.模态测试中力传感器附加质量辨识及消除方法研究 [J], 任军;毕树生
3.分段拟合中消除段外模态影响的方法 [J], 王凤利;马孝江
4.优化变分模态分解方法消除强反射影响——以东营凹陷沙四段滩坝砂目标处理为例 [J], 江馀; 张军华; 韩宏伟; 冯德永; 于景强
5.在实验模态分析中如何消除附加质量附加刚度对实模态参数的影响 [J], 周传荣;包益民;余岺
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高速列车悬挂系统动力学建模与优化设计
高速列车悬挂系统动力学建模与优化设计悬挂系统作为高速列车运行中至关重要的组成部分之一，对列车的安全性、舒适性和运行稳定性起着重要的作用。
为了确保高速列车的运行效能和乘坐舒适度，对悬挂系统的动力学建模和优化设计尤为重要。
本文将探讨高速列车悬挂系统动力学建模的原理和方法，并介绍优化设计的一些常见技术和策略。
首先，我们需要了解高速列车悬挂系统的基本原理。
悬挂系统主要由车辆的车体、轮对和弹簧、减震器等组成，它们在高速列车运行过程中起到支撑、减震和降低振动的作用。
悬挂系统的动力学行为可以通过建立数学模型来描述，其中考虑到列车的质量、惯性、刚度等参数。
动力学建模的关键在于建立准确的数学模型。
一种常见的方法是采用多体动力学模型，即将悬挂系统看作一个多自由度系统，每个组件（如车体、轮对等）的运动方程都可以通过牛顿第二定律来描述。
在建立模型时，需要确定合适的坐标系和坐标变量，并通过物理原理和实验数据确定各个参数的数值。
在模型建立之后，我们会面对一个重要的问题，即如何评估悬挂系统的性能和进行优化设计。
优化设计的目标一般有两个方面，一是提高列车的运行稳定性和舒适性，二是减少能量消耗和噪音振动。
为了实现这些目标，我们可以利用传统的优化方法，如参数优化、拓扑优化和多目标优化等。
在参数优化中，我们可以通过调整悬挂系统的参数来改变其性能。
例如，调节弹簧的刚度和减震器的阻尼系数可以影响列车的振动特性和减震效果。
我们可以通过试验和仿真来评估不同参数设置下的悬挂系统性能，选择出最佳的参数组合。
拓扑优化是一种更加细致的设计方法，它探索了悬挂系统结构的最优形式。
通过优化结构的拓扑，我们可以减少材料使用、降低重量，从而提高列车的能效和加速度响应。
拓扑优化可以借助计算机辅助设计软件进行，通过迭代计算和分析，逐步减小系统的体积、质量和成本。
此外，在优化设计中，我们还需要考虑多个目标的冲突和权衡。
例如，提高列车的运行稳定性可能导致能量消耗的增加，降低列车的振动可能导致舒适性的降低。
小附加质量对机车车辆模态试验结果影响的分析
式 （ ４ ）中 ，Ｉ ｔ （ ， ｏ ） ＝ （ Ｋ— ｏ Ｊ ２ Ｍ＋ ｊ ￣ ｏ Ｃ） ～ ，为 系 统 的传 递
函数 。
由以上分 析 可知 ，系统 的传递 函数 与 系统 的刚
１ 附 加 质 量 对 模 态 试 验 的 影 响
１ ． １ 质 量变 化对 系统 振动 影响 的分 析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｓ ｍａ ｌ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍａ ｓ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ — ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ ｍｏ ｄ ａ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｏ ｆ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ， ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ａ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｏ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍａ ｓ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
除 附加质量 影响的数学方法 。通 过试验验证利用 软件 消除小附加质量影 响的可行性 ，针 对试 验提 出合 理建 关键 词 ：机车车辆 ；动力学 ；模态试验 ；附加质量 ；影响 ；振动
中 图分 类 号 ：Ｕ ２ ６ ０ ． １ ４ 文 献 标识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ６ — ９ １ ７ ８（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ — ０ ０ ２ ７ — ０ ３
（ ｓ ＋ ５ Ｃ ＋ Ｋ） （ ｓ ） ＝ ｓ ） ，
车辆工程技术对汽车底盘悬挂性能的验证方法
车辆工程技术对汽车底盘悬挂性能的验证方法车辆底盘是汽车重要的组成部分之一，悬挂系统在其中起着重要的作用。
悬挂性能直接关系到车辆的行驶稳定性、操控性以及乘坐舒适性。
因此，对汽车底盘悬挂性能进行有效的验证是车辆工程技术中的重要环节。
本文将介绍几种主要的验证方法。
一、越野性能验证越野性能验证是汽车底盘悬挂性能验证中的关键测试之一。
通过模拟不同路况下的悬挂系统工作情况，验证底盘悬挂系统的应对能力及其对车辆整体稳定性的影响。
常见的越野性能验证方法包括离心机试验、碰撞试验和仿真试验等。
离心机试验是利用离心机产生高加速度，模拟车辆在高速行驶过程中的受力情况。
通过将底盘悬挂系统装置在离心机上，进行长时间高加速度环境下的振动试验，验证悬挂系统的结构是否能够承受高速行驶带来的振动和冲击。
碰撞试验则是通过模拟车辆在撞击情况下的悬挂系统受力情况，验证其在撞击过程中的可靠性。
该方法可以借助撞击试验台和碰撞模拟软件进行，分析悬挂系统在不同撞击角度、速度下的性能表现。
通过模拟实际道路上的交通事故情况，验证悬挂系统在撞击中的保护效果，确保乘客安全。
仿真试验是一种基于计算机模型的测试方法，通过建立悬挂系统的有限元仿真模型，对其进行力学分析和振动模拟。
通过输入不同的路面输入，分析悬挂系统在不同路况下的工作状态和性能表现。
这种方法具有高效、灵活的特点，能够预测底盘悬挂系统在实际行驶中的性能，并指导优化设计。
二、操控性验证悬挂系统对车辆操控性能有着直接影响，因此悬挂性能的验证还需要考虑到悬挂系统对车辆操控性的影响。
常见的操控性验证方法包括转向响应测试、侧倾角测试和悬挂硬度测试等。
转向响应测试是通过模拟在车辆转向时悬挂系统对车辆的响应情况，验证其对转向操控性的影响。
通过在工程测试台上进行转向试验，采集车辆转向时的动态响应数据，分析悬挂系统对车辆操控性能的影响。
侧倾角测试是通过模拟车辆在转弯时的侧倾情况，验证悬挂系统对车辆操控稳定性的影响。
基于C8051F040的高精度气压控制模态测试悬挂系统
Ｚ ￣ ａｇＵ ｉｅ ｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ， ａ ｇｈ ｕ３ Ｃ ｉａ ｈ ｉ ｎｖｒ ｔ ｏ ｃｎｌ ｙ Ｈ ｎｚｏ ０ ｈｎ ） ｎ ｓｙ Ｔ ｏ １ １ ０ ４，
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洪 小 其 ， 尚 昆 ， 时 杰 戴 王
（ 江工业 大学 机械 制造及 自动 化教育 部重点 实验 室 ， 江 杭 州 ３ ０ １ ） 浙 浙 １０ ４
摘要 ： 为解决在设计航天器 的过程中对设 备的物理参数进行精确测试等 问题 ， 将气 动技术应用 到模态测 试装置设 计中。针对模态
装 置 中气 动 子 系 统性 能 的优 劣 直 接 影 响 其 稳 定性 与 超低 频 指 标 等 情 况 ， 以提 高 气 动 控 制 系 统 性 能 为 出发 点 ， 绍 了气 动 供 气 系统 ， 介 设 计 了以 Ｃ ０ ｌ０ ０处 理 器 为 核 心进 行 高精 度 气 压 控 制 的 硬件 接 口电路 和软 件 设 计 。实 际 实 验 结果 表 明 ， 气 动 控 制 系 统 运 行 可 ８ ５ Ｆ４ 该 靠 ， 有操 作 方 便 、 度高 和实 时 性 好 等 特 点 ， 具 有 较 高 的 推 广应 用价 值 。 具 精 且
扭力梁式后悬架模态与疲劳实验研究
扭力梁式后悬架模态与疲劳实验研究黄志超;王九州;程梁【摘要】扭力梁式后悬架是汽车行驶系统中重要的承重构件,在不同的行驶工况下,会受到不同幅值和不同频率的激励.在激励频率和扭力梁式后悬架固有频率接近或相同时,会产生共振,进而发生疲劳断裂.通过对扭力梁式后悬架进行模态实验,获得该结构的固有频率和模态振型.对同一型号的扭力梁式后悬架进行弯曲、扭转疲劳实验,得到其疲劳破坏的具体形式.对产生破坏的扭力梁式后悬架进行模态实验,对未损坏和损坏的扭力梁式后悬架各自的固有频率和模态振型进行对比分析,发现产生疲劳破损的扭力梁式后悬架在某一阶频率下的模态振型有较大变化,结构的固有频率值和固有频率分布的变化并不很大.%Torsional beam rear suspension is an important load-bearing component in automobile's driving system. It is subjected to the excitations with different amplitudes and different frequencies under different driving conditions. When the excitation frequency and the natural frequency of the torsional beam rear suspension are close each other, the torsional beam rear suspension resonates, and then the fatigue fracture may occur. In this paper, through the modal test, the natural frequencies and the modal shapes of the torsional-beam structure are obtained. Then, bending and torsion fatigue tests of the torsional beams of the same type are carried out to get the specific forms of the fatigue damage. Finally, the modal experiments are carried out on the damaged torsional beam rear suspension. The natural frequencies and modal shapes of the healthy torsional beam rear suspension and the damaged one are mutually compared and analyzed. It is found that thetorsional beam rear suspension with fatigue damage has a great change in the modal shapes comparing with the healthy suspension, but the frequencies and the frequency distributions of both structures are essentially the same.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】5页(P115-119)【关键词】振动与波;扭力梁式后悬架;模态实验;疲劳实验;固有频率;模态振型【作者】黄志超;王九州;程梁【作者单位】华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室,南昌 330013;华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室,南昌 330013;华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室,南昌 330013【正文语种】中文【中图分类】U463.3扭力梁式后悬架是汽车后悬架类型中的一种，它通过在非独立悬架上添加一根平衡杆来平衡车轮的上下跳动，保证车辆行驶平稳性，该悬架也被称为半独立悬架[1]。
系统附加质量和附加刚度对模态试验结果的影响1
系统附加质量和附加刚度对模态试验结果的影响王大鹏 蔡骏文（中国航天科工集团某院 100074）摘要：以飞行器尾翼的模态特性试验为例，分析系统附加质量和附加刚度产生的机理及其对模态试验结果的影响，并对减小这种影响的方法进行了讨论。
关键词：模态试验；附加质量；附加刚度1. 引言在模态试验中，由于目前试验手段的局限性，由激振器动圈质量、激振器内部弹簧、以及激振器的安装方式、激励位置而造成的系统附加质量、附加刚度给模态试验结果带来了一定的测量误差。
对于飞行器的弹体特性试验来说，这种影响比较小，可以忽略；但对于飞行器的尾翼特性试验来说，由于尾翼质量比较小，特别是舵面，质量在1千克左右，此时系统附加质量和附加刚度对其模态试验结果的影响就比较大。
2.飞行器尾翼模态试验结果表1列出了对于飞行器的同一片尾翼，用不同的激振器、激振器连接杆进行模态特性试验得到的试验结果。
从表中我们可以看出，用20公斤推力的激振器测量的尾翼一阶弯曲频率比2公斤推力（A型）的激振器测量得到的尾翼一阶弯曲频率要低大约5Hz，比2公斤推力（B型）的激振器测量得到的尾翼一阶弯曲频率要高大约1Hz；而对于舵面旋转模态试验来说，用20公斤推力的激振器测量的舵面旋转频率比2公斤推力（B型）的激振器测量得到的舵面旋转频率要高大约13Hz。
这说明系统附加质量和附加刚度对尾翼的特性试验结果造成了比较大的影响。
表1 飞行器尾翼的模态试验结果一弯模态 频率(Hz) 旋转模态频率(Hz)激振器动圈质量（克）激振器类型 备 注66.5 122 100 2公斤推力激振器(A型)激振器连接杆为 刚度比较大的钢杆61.2 103 352公斤推力激振器（B型）激振器连接杆为 刚度比较小的细铜杆62.2 116.8 200 20公斤推力激振器 激振器连接杆为刚度比较小的钢丝柔性杆本文就以飞行器尾翼的模态特性试验为例，具体分析这些附加质量、附加刚度的产生原因和作用机理，讨论如何设法减小其对模态试验的影响，使试验结果尽量靠近结构的真实固有频率。
发动机悬置系统动力学仿真与模态试验验证
发动机悬置系统动力学仿真与模态试验验证宗德媛;朱炯;张志军;仇培涛【摘要】发动机作为高空作业平台振动的主要激励源,对高空作业时的平稳性、安全性有很大影响.性能良好的悬置系统能有效的隔离发动机的激励振动,切断振动向车架、车身的传递路径.良好的悬置匹配还能起到整车减振降噪的作用,提高作业平台的平稳性、安全性.本文采用Adams软件建立了发动机悬置系统的六自由度动力学仿真模型,将Adams/View与Adams/Vibration模块联合,对原动力系统进行了模态仿真分析.同时在发动机测试台架各悬置点上布置振动加速度传感器,进行模态试验,检测动力总成的实际振动情况.最后,将Adams动力学仿真结果与刚体模态试验结果进行对比,分析验证了所建虚拟样机模型的合理性.【期刊名称】《建筑机械（上半月）》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】5页(P76-80)【关键词】悬置系统;隔振;Adams;模态试验【作者】宗德媛;朱炯;张志军;仇培涛【作者单位】徐州工程学院土木学院,江苏徐州 221000;徐州工程学院土木学院,江苏徐州 221000;徐州工程学院土木学院,江苏徐州 221000;徐州工程学院土木学院,江苏徐州 221000【正文语种】中文【中图分类】U263.14随着工程机械行业技术的不断发展和提高，人们对工程车辆的安全性、舒适性、噪声品质，都提出了更高要求。
发动机悬置系统作为高空作业平台振动的关键子系统，其振动的传递特性对高空作业时平台平稳性和安全性有很大影响［1］。
发动机悬置系统参数的匹配是否合理，直接关系着整机的振动、噪声水平，而提高平台作业平稳性、安全性，同时还可以提高发动机动力总成工作的可靠性，避免发动机总成零部件及其零部件因振动造成的过早损坏［2］。
因而发动机悬置系统的合理匹配设计越来越受到广泛的重视，如何更有效的进行隔振已成为各类工程机械设计研发的重要课题。
在实际应用中，因动力总成振动过大造成的发动机附件之间刮蹭损坏、结构件疲劳开裂、管路松动变形及脱开等现象时有发生，严重影响到零部件的使用寿命、系统的可靠性、作业的安全性和平顺性。
两自由度汽车悬架系统振动的理论与实验验证
两自由度汽车悬架系统振动的理论与实验验证赵艳影;宋敦科;严志刚【摘要】将汽车悬架系统看成是一个两自由度的质量-弹簧-阻尼振动系统,采用复数向量法获得了车体和轮胎振动的解析解,以及振动系统的一阶和二阶振动模态的频率.在建立的实验模型上,采用锤击法和扫频实验获得了振动系统的一阶和二阶振动模态频率.实验结果与理论分析的结果相吻合,证明了结果的可靠性.研究还发现,悬架系统在振动系统的一阶振动模态频率处的隔振效果不明显,车体仍有较大振幅的振动;然而悬架系统在振动系统的二阶振动模态频率处的隔振效果非常显著,车体振动的幅值很小.研究结果能够为汽车悬架系统的设计以及驾驶员选择合适的路况提供有益的参考.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)032【总页数】7页(P232-238)【关键词】汽车悬架系统;振动;振动模态;两自由度;实验【作者】赵艳影;宋敦科;严志刚【作者单位】南昌航空大学飞行器工程学院 ,南昌330063;南昌航空大学飞行器工程学院 ,南昌330063;南昌航空大学航空制造工程学院 ,南昌330063【正文语种】中文【中图分类】U461.1汽车悬架是承受汽车质量和缓冲路面通过车轮传递给车身冲击与振动的装置。
悬架系统能够保证汽车在承受制动力、驱动力和离心力时具有操纵稳定性，避免汽车行驶时产生过大的侧倾与仰倾，避免汽车制动时具有明显的点头现象等。
被动悬架的概念是1934年由Olley[1]提出的。
被动悬架是传统的机械结构，由于其结构简单、性能可靠、成本低、无须外加动力等特点，是目前应用最为广泛的悬架结构。
被动悬架的刚度和阻尼参数是固定的，不可调节。
为了提高人体乘坐舒适性，需要减小悬架刚度；为了提高操纵稳定性，需要增加弹簧刚度；在悬架共振频率附近，阻尼力起决定性作用，所以在被动悬架设计中需要综合考虑刚度和阻尼因素对悬架特性的影响，设计最优的阻尼和刚度系数。
张凯等[2]对一个单自由度的汽车悬架系统振动性能进行了分析，研究发现可以根据路面激励频率的不同调节阻尼器的阻尼，阻尼的不断变化能够改善悬架系统的振动。
一种汽车零部件模态测试支撑系统[实用新型专利]
专利名称：一种汽车零部件模态测试支撑系统专利类型：实用新型专利
发明人：李爽,徐延海
申请号：CN201721460135.1
申请日：20171105
公开号：CN207923458U
公开日：
20180928
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型具体涉及一种测量精度高、固有频率及刚度可调的汽车零部件模态测试支撑系统。
该支撑系统由龙门架、电动葫芦、气体弹簧、千斤顶等组成；电动葫芦为悬挂式模态测试提供了垂直起吊点，配套的微调器使得被测件在测试时能保持基本的水平状态，弹簧组件能通过调节弹簧的串并联来改变自身刚度；气体弹簧为搁置式模态测试提供了水平搁置点，配套的千斤顶使得被测件在测试时能基本保持水平状态，气体弹簧能根据被测件的不同通过调节充气压力来改变自身刚度，可精确控制气体弹簧本身的温度，提高了测量精度。
申请人：西华大学
地址：610039 四川省成都市金牛区金周路999号
国籍：CN
代理机构：成都科奥专利事务所(普通合伙)
代理人：王蔚
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图２是装置的简化模型。图中力凡和力以分别
作者简介：孙建辉（１９５５），男，浙江杭州人，教授，主要研究方向为机电一体化。Ｅ・ｍａｉｌ：ｗ卵１１３９３６３０＠１２６．ＣＯＩｒｌ
万方数据
・８８・
轻工机械Ｌ动ｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
ｍｏｄｅｌ
ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｗａｙ ｔｏ ｒｅｓｔｒａｉｎ ｔｈｅ
ａｔｔａｃｈｅｄ ｉｎｅｒｔｉａ ｆｏｒｃｅ ａｆｔｅｒ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄ ｉｎｓｐｅｃｔ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｔｒａｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｔｔａｃｈｅｄ ｍａｓｓ ｉｎｅｒｔｉａ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｏｒｃｅ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｍｍ。
接在刚体上的加速度和力传感器的信号采集过来并传
递给模态分析系统，模态分析系统记录数据采集器采
集的力和加速度曲线。其中’冈０体和随动部件总负载
ｍ，，无抑制时激振力幅值为Ｅ，其中Ｆ。＝ｍ。口。 第２步，打开电磁力抑制开关，使得电磁力装置实 时产生用以抑制悬挂装置随动部件惯性力的电磁力， 调节激振器，使得加速度和未加电磁力抑制时一样，用
５．２５一Ｏ．４５ ６
Ｎ。加速度传感器非线性为０．００６ ｇ，对于
ｋｇ的随动部件，对应的惯性力等于０．３５ Ｎ。分辨率 Ｎ。所以采用该传感器能够满足抑制惯性力
图３
Ｆｉｇｕｒｅ ３
悬挂系统随动部件惯性力测量系统
Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｅｒｔｉａ ｆｏｒｃｅ
为１．２蝎，对于６ ｋｇ的随动部件，对应的惯性力低于
ｔｏ
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｃｅ ｆｒｏｍ
ｔｈｅ
ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ
ｐｒｏｄｕｃｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｏｒｃｅ
ｔｈｅ
ｔｏ
ｍａｋｅ
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ｔｈｅ
ｆｏｒｃｅ
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ｆｏｔ如ｗ—ｕｐ
ｕｎｉｔ ｃｏｍｅ
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｏｒｃｅ
ｔｏ ｔｅｓｔ
簧串联阻尼装置。弹簧的刚度可用热力学方程中等熵 过程来计算表达。并用垂直方向悬吊装置固有频率表 示成
塞，随动部件下部连接悬挂钢缆，悬挂钢缆连接试件
（用刚体替代），刚体通过力传感器连接激振杆，激振 杆连接在激振器上。刚体上还安装有加速度传感器，随 动部件惯性力抑制效果测试方法包括以下步骤： 第ｌ步，连接好刚体，给悬挂装置通气，把刚体浮 起来，抵消重力作用，做刚性连接，即硬连接。在ＬＭＳ 软件上设定激振器的运动方式和运动频率，通过功率 放大器把信号传递给激振器使激振器运动，连接在激
图１
ｍ／ｓ２；
弘—气缸有效容积／ｍ３；
气动磁浮悬挂装置原理图
Ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ
抑制功能会导致振荡和失稳，严重影响模态试验的精 度，故必须对惯性力抑制能力进行检测。 ３惯性力抑制方案 悬挂装置在做模态试验时，随动部件在气弹簧的 作用下，悬吊着试件。该悬吊力基本与试件的重力平 衡。当试件在垂直方向做加速度运动，悬挂装置的随 动部件必须以同样的加速度做运动。若随动部件做该 运动的力从悬挂钢缆传递过来，则称之为惯性力。该 惯性力会影响模态试验的准确性，必须加以抑制，即使 得随动部件运动的力来源于电磁力。要做到这一点， 首先要测量随动部件的加速度。根据加速度和随动部 件质量（其中钢缆及附件的质量必须在悬吊试件前测
Ｆｉｇｕｒｅ １
ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ
图２
Ｆｉｇｕｒｅ ２
气动磁浮悬挂装置模型
量），计算出所需输出的电磁力Ｅ６－７１。要较好地抑制惯 性力，必须解决好加速度测量及控制算法和电磁力大 小的分辨率和稳定性。 ４惯性力抑制抑制效果测试方法和计算
Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ
０．０００ ０７
ｆｒｏｍ ｆｏｌｌｏｗ—ｕｐ ｕｎｉｔ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
时的测量要求。且分辨率有足够余量。 ２）执行部件要求。电磁力进行补偿时，要求精度
振器上的刚体随其一起运动，通过数据采集系统把连
为０．３５ Ｎ。为电磁力装置满量程的０．７％。电磁力装 置输出力的分辨率为０．１％，所以能够做到。 ３）电磁力指令精度。采用１６位的数模转换器， 分辨率为０．００１ ５％。能够满足需求。 ４）电磁力非线性校正。采用满量程１００ Ｎ精度 ０．０５％的传感器，可以准确测量到０．０５ Ｎ。能够满足 需要。 使用直接放在地面的超低频激振器作为施力装 置，使得悬挂装置在垂直方向作设定频率的强迫正弦 运动。悬挂装置悬挂质量为３１．５ ｋｇ的刚体。激振器 的激振杆通过原配ＰＣＢ公司的力传感器后连接到附 件（刚体）。激振器直接连接到ＬＭＳ公司的模态试验 系统‘８圳。 激振器行程仅为正负１０ ５．２试验结果及曲线 １）强迫振动频率为２ Ｈｚ，未进行惯性力抑制时，
第２８卷第４期 ２０１０年８月 蹦ｇｂｔ
轻工胡越
ｔｎａ畹ｒｙ
Ｍｊ曲呻
Ｖ０１．２８ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１０
［新设备・新材料・新方法］
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２８９５．２０１０．０４．０２５
攥恋试验悬撞系统附加质量惯性力 挪铡散累检验技术研究
孙建辉，王时杰。单晓杭。戴尚坤，洪小其
表示气动子系统抽象成的空气弹簧的作用力和电磁子
惯性力抑制效果的测试由ＬＭＳ模态分析系统和 悬挂装置共同完成。其中，ＬＭＳ模态分析系统由激振
系统抽象成的电磁弹簧的作用力。这２个弹簧的刚度
分别用ｋｐ和ｋ。表示。阻尼系数Ｇ表示比例阀的阻 尼作用。试件的全部重力由仅在垂直方向随动的无摩
器和功率放大器、数据采集器、传感器和控制软件
数据采集器采集加速度和力传感器上的信号，把信号
传递给模态分析系统，观察激振力曲线发现力变小了， Ｆ２＝ｍ：口，／＇／＇ｔ：是抑制惯性力后模拟质量，由于加速度不 变，力变小了，所以ｍ：，也就是所谓的模拟质量变 小了。
第３步，进行抑制效果评价：第ｌ步和第２步中的
加速度振幅值相同，则加速度ａ相同，随动部件的质量 为ｍ，则有
组成。 图３显示了一种超低频模态悬挂装置随动部件惯
擦气缸一活塞装置的活塞承受。把气缸通过粗口径气
管连接到储气罐使得储气罐的容积成为气缸容积。这 样空气弹簧的刚度变得非常小，同时保持承受大载荷
性力抑制效果测试方法，超低频模态悬挂装置包括随
动部件，随动部件包括电磁力装置的线圈和气缸的活
试件的能力…Ｊ。比例阀使得气缸的平均压力稳定在 设定值，间接使得无摩擦气缸一活塞的悬挂力稳定。 小容积变化时，带比例阀的气缸一活塞性能象线性弹
ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ，ｉｎｓｔｅｄ
ｏｆ
ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ
ｆｒｏｍ
ｔｅｓｔ
ｓａｍｐｌｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｗａｙ，ｔｈｅ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｔｔａｃｈｅｄ ｍ∞ｓ
ｓａｍｐｌｅ ｉｓ
ｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ．［Ｃｈ，５
ｆｉｇ．９
ｒｅｆ．］
ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｒｅｓｔｒａｉｎ ｏｆ ｉｎｅｒｔｉａ ｆｏｒｃｅ；ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｅｓｔ；ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｏｒｃｅ
（４） 的质量ｍ为５ ｋｇ，频率为２ Ｈｚ无抑制试验时激振器 输出力Ｅ为１６．５ Ｎ，频率为２ Ｈｚ有抑制试验时激振
将（１）式代入上式得
万方数据
・９０・
轻工杌械ｕ＃ｔ
Ｉｎｄｕｓｔｒｒ
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
２０１０年第４期
器输出力疋为１４．４５
Ｎ。
５．３惯性力抑制能力计算
Ｋ：ｍｌ（１一鲁）×１００％：９１．５％ ｍ
卜两１焉隅
万方数据
［新设备・新材料－新方法】
孙建辉，等模态试验悬挂系统附加质量惯性力抑制产效果检验技术研究
・８９・
Ｋ：生ｆ卜鲁１×１００％ ｍ、
，ｌ， 磁力 感器
（５）
５试验及结果分析 根据ＬＭＳ模态分析系统记录的激振力和加速度 计算惯性力抑制能力。
５．１
试验要求 １）测量元件的要求。加速度传感器只能选择超
（浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，浙江杭州３１００１４）
摘要：介绍了模态悬挂系统的工作原理，通过理论分析研究提出附加质量惯性力抑制方案并通过试验检验效果。附加 质量惯性力的抑制是通过电磁力装置来实现的。采用电磁力装置产生适当相应的电磁力。最终使随动部件随动于试件 的力来自电磁力。而不是从试件上传递过来。这样抑制了附加质量对试件的影响。图５参９ 关键词：悬挂输送；惯性力抑制；模态分析测试；电磁力装置；加速度；附加质量；动态约束力 中图分类号：ＷＢｚｌ． 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５－２８９５（２０１０）０４－００８７－０４
Ｊｉａｎ—ｈｕｉ，ＷＡＮＧ Ｓｈｉ－ｊｉｅ，ＳＨＡＮ
ＭＯＥ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ
３１００１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ
ｒ １
６总结 文章对模态分析悬挂系统的附 加质量惯性力抑制方案进行研究并 通过试验检验效果。对附加质量的
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
Ｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｉｎｅｒｔｉａ Ｆｏｒｃｅ ｉｎ Ｔｅｓｔ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｘｉａｏ—ｈａｎｇ，ＤＡＩ Ｓｈａｎｇ－ｋｕｎ，ＨＯＮＧ Ｘｉａｏ－ｑｉ